一種光動力治療深部腫瘤靶向納米光敏劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物靶向納米醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種光動力治療深部腫瘤的靶向納米光敏劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是腫瘤疾病多發(fā)的國家之一，世界上大約四分之一的癌癥死亡病例出現(xiàn)在中國。人身深部腫瘤，如原發(fā)性細胞性肝癌(HCC)在我國位居高死亡率腫瘤第二，我國大多數(shù)HCC患者具有乙肝和肝硬化背景，起病隱匿，早期癥狀多不明顯，早期檢出率低、手術(shù)切緣難界定、術(shù)后復(fù)發(fā)率高、化療及術(shù)后化療靶向性不強且毒性大。所以，深部腫瘤治療靶向性的提高，微創(chuàng)治療降低皮膚光毒性，防止術(shù)后轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)是臨床急需解決的關(guān)鍵性難題。
[0003]光動力療法(Photodynamic Therapy, PDT)在二十世紀八十年代初就已經(jīng)被稱為“有前景的新型癌癥治療模式”。這可以部分歸功于PDT這一有吸引力的概念——三種治療成份的結(jié)合:光敏藥物、光和氧。三者本身都是相對無害的，但是三者結(jié)合就會產(chǎn)生具有細胞毒性的單線態(tài)氧(活性氧)對腫瘤進行殺傷且不產(chǎn)生抗藥性。因而，PDT效率在很大程度上取決于單態(tài)氧等活性氧的產(chǎn)生效率。光只有傳輸?shù)焦饷魟┥喜拍芗せ钛醴肿赢a(chǎn)生PDTo臨床上許多腫瘤無法進行光動力治療。其原因之一是PDT常用的激發(fā)光(紫外、可見或800nm以內(nèi)的近紅外光，800nm及以上波長的近紅外光能量過低無法激發(fā)光敏劑產(chǎn)生單線態(tài)的氧)對人體組織的穿透能力太弱，只能用于淺表性腫瘤的治療。第二，常用的激發(fā)光源是線性激光光源，因激光光源成本貴、功率小、輻射面積過窄，間歇式發(fā)光，難以同時大面積、多方位、快速清除殘存瘤細胞，所以激光為光源的光動力治療只能對瘤腔及擴散區(qū)域?qū)嵤┲鹦袙呙枋降那宄?，難免遺漏，因為腫瘤細胞會隨著血液或淋巴液迀移。
[0004]常用的光敏劑因為易被日光中可見光、近紅外光所激發(fā)，因此具有皮膚光毒性。皮膚光毒性反應(yīng)是PDT最常見的并發(fā)癥之一。靜脈注射卟啉類光敏劑后，一般靜脈注射的患者，注射后30天內(nèi)均可出現(xiàn)皮膚光敏反應(yīng)。此外，現(xiàn)有上轉(zhuǎn)換稀士靶向納米材料、二氧化鈦靶向納米材料都有較強的毒副作用。
[0005]為了解決普通光的穿透能力弱的問題，人們主要集中力量發(fā)展穿透能力較強的近紅外光敏劑，如上轉(zhuǎn)化靶向納米粒。但是能發(fā)生光動力治療的近紅外光波長不能超過800nm。超過800nm低于比喻980nm只適用焚光影像而不能用于光動力治療。
[0006]2014年美國德克薩斯大學(xué)(阿靈頓)陳偉教授小組在實驗過程中偶然發(fā)現(xiàn)銅的半胱胺配合物在X線激發(fā)下，能夠產(chǎn)生強的熒光并且對腫瘤具有光動力治療作用。他們對該配合物進行了結(jié)構(gòu)表征、光學(xué)性質(zhì)測定、毒性檢測及對前列腺癌的光動力治療作用。結(jié)果表明它的毒副作用很小，在X線激發(fā)下能有效清除前列腺腫瘤細胞，但是半胱胺銅配合物水溶性差，顆粒大，細胞內(nèi)吞時間長，需要24小時及以上。2014年起陸續(xù)有X線激發(fā)光動力治療的報道，如有稀土發(fā)光材料為內(nèi)核(SrA1204:Eu2)，介孔硅為外殼的 X 線激光動力治療研究(Hongmin Chen 等 Nano Letters, 2015, 15 (4), pp 2249 -2256)，Slavka Kascakova等人用金絲桃素和稀土鑭系發(fā)光材料為X線激發(fā)光敏劑(Nanoresearch, 2015,8(7):2373-2379)，F(xiàn).Rossi等人用P卜啉偶聯(lián)碳化娃、氧化娃革El向納米線為X 線光敏劑(Scientific Repaorts, 2015, do1:10.1038/sr印07606)，該方法要么有重多屬元素內(nèi)核，要么無法代謝掉的碳化硅內(nèi)核。因此需要發(fā)明水溶性好、生物兼性好、無毒副作用的深部腫瘤X激發(fā)光敏劑。
[0007]我國是絲綢大國，每年生產(chǎn)約15萬噸生絲，廣西蠶繭生產(chǎn)已連續(xù)多年位居全國第一，生絲產(chǎn)量占全國的23%。將蠶繭抽出蠶絲的工藝概稱繅絲，一般的做法是將蠶繭放在熱堿水中進行煮繭，抽絲，卷繞于絲筐上。在煮繭和精煉過程中產(chǎn)生的繅絲廢水中含有大量的絲膠蛋白和氨基酸。目前，繅絲廢水中的絲膠蛋白幾乎不回收，基本是作為廢液全部排出，由于排放污水中蛋白質(zhì)含量過高，流入河道將會大量消耗水中的溶解氧，使水體喪失自凈能力，既浪費大量寶貴的可溶性絲膠蛋白資源，又導(dǎo)致排污廢水C0D值(化學(xué)需氧量)超標，造成環(huán)境污染。
[0008]蠶蛹是蠶繭抽絲后剩下的副產(chǎn)品，由于缺乏深加工技術(shù)，大量蠶蛹基本上都用作飼料和肥料，甚至被白白浪費，資源利用率和附加值低。其實，蠶蛹是很寶貴的資源，研究發(fā)現(xiàn)，在蠶蛹中，含有25-29 %的蠶蛹油，以及51-59 %的蛋白質(zhì)，因此，蠶蛹的綜合利用大有可為。
[0009]本發(fā)明提供了一種光動力治療深部腫瘤靶向納米光敏劑，利用人血清蛋白，牛血清蛋白，繅絲煮繭廢水或蠶蛹水解后的可溶性蛋白質(zhì)、多肽或氨基酸為原料，與可溶性銅鹽水溶液反應(yīng)，得到平均直徑< lOOnm的銅蛋白質(zhì)靶向納米光敏劑、銅多肽靶向納米光敏劑，或銅氨基酸靶向納米光敏劑。利用臨床現(xiàn)有的X線設(shè)備耦合X線激發(fā)靶向納米光敏劑，對不適合手術(shù)的臨床各期腫瘤患者實施低劑量照射，就可清除實體瘤或腫瘤細胞，可解決現(xiàn)有可見光、近紅外光對組織穿透性差的技術(shù)難題，是一種市場潛力巨大的新技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的提供了一種光動力治療深部腫瘤靶向納米光敏劑及其制備方法，利用人血清蛋白，牛血清蛋白，繅絲煮繭廢水或蠶蛹水解后的可溶性蛋白質(zhì)、多肽或氨基酸為原料，與可溶性銅鹽水溶液反應(yīng)，得到平均直徑< 100nm的銅蛋白質(zhì)靶向納米光敏劑或銅氨基酸靶向納米光敏劑。此靶向納米光敏劑在低劑量X線激發(fā)下能夠產(chǎn)生強的熒光并且對腫瘤具有光動力治療作用。該靶向納米光敏劑粒徑小，水溶性好，毒副作用小，易被深部腫瘤細胞內(nèi)吞。同時該靶向納米光敏劑的激發(fā)光源為X射線，避免了近紅外光穿透能力弱的問題，治療效率高。利用臨床上現(xiàn)有的X光設(shè)備，低劑量照射靶向納米光敏劑可產(chǎn)生活性氧，產(chǎn)生光動力作用，可解決現(xiàn)有光動力治療無法對深部腫瘤進行光動力治療、皮膚光毒性的難題，反應(yīng)條件溫和，可工業(yè)化制造，節(jié)能環(huán)保，能促進蠶桑產(chǎn)業(yè)鏈向高附加值產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展。
[0011]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0012]—種光動力治療深部腫瘤靶向納米光敏劑，其特征是:利用蛋白質(zhì)、多肽或氨基酸為原料，分別與銅鹽水溶液反應(yīng)，分別得到平均直徑< 100nm的銅蛋白質(zhì)靶向納米光敏劑、銅多肽革G向納米光敏劑或銅氨基酸革G向納米光敏劑；
[0013]所述銅蛋白質(zhì)靶向納米光敏劑的結(jié)構(gòu)式為:蛋白質(zhì)是種多官能團折疊成的高分子螯合結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)是人血清白蛋白(HSA)、牛血清蛋白(BSA)或蠶絲水解成的可溶性蛋白；所述人血清白蛋白為以單鏈多肽包含585個氨基酸，每個血清白蛋白可與多個一價的銅離子可形成螯合物，其中至少每兩個巰基與一個一價的銅結(jié)合:HAS (Cu (I)) x，其中X為幾個到數(shù)十個不同X數(shù)的銅蛋白質(zhì)靶向納米光敏劑；
[0014]所述銅多肽靶向納米光敏劑含巰基的多肽，所述多肽以兩個谷胱甘肽(GSH)與一個一價的銅結(jié)合為配合物，其分子式是:Cu(I) (GSH)2;
[0015]所述銅氨基酸靶向納米光敏劑含氨基酸，所述氨基酸以兩個半胱氨酸(Cys)與一個一價的銅形成配合物，分子式為:Cu(I) (Cys)2。
[0016]所述的銅蛋白質(zhì)革El向納米光敏劑、銅多肽革E1向納米光敏劑或銅氨基酸革G向納米光敏劑主要經(jīng)過溶解、合成反應(yīng)、還原脫色、除雜干燥工序；其主要操作步驟是:
[0017](1)溶解:將原料加入純凈水中溶解，室溫攪拌至原料全部溶解，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至弱堿性，得到原料溶液；
[0018](2)合成反應(yīng):向步驟(1)中加入可溶性銅鹽，室溫攪拌，當(dāng)反應(yīng)溶液呈現(xiàn)藍色繼續(xù)攪拌5-10分鐘，得到銅配合物中間體溶液；
[0019](3)還原脫色:向步驟(2)的銅配合物中間體溶液，加入還原劑還原，得到無色的銅配合物溶液；
[0020](4)交聯(lián)反應(yīng):根據(jù)靶向腫瘤組織或腫瘤細胞的需要，加入交聯(lián)劑和靶向劑，室溫攪拌4小時以上，得到交聯(lián)銅革E1向納米光敏劑；
[0021](5)除雜干燥:將步驟(3)或(4)的銅配合物溶液過濾，經(jīng)超聲霧化靶向納米化的干燥裝置進行超聲霧化干燥，得到粒子直徑< lOOnm的銅靶向納米光敏劑；所述過濾按常規(guī)過濾、超濾、納濾中一種以上。
[0022]所述原料包括蛋白質(zhì)，主要有人血清白蛋白、牛血清蛋白、香絲水解蛋白、大?蛋白、雞蛋清蛋白，多肽主要有谷胱甘肽、谷胱甘肽、及含巰基的多肽；
[0023]所述氨基酸主要有半胱氨酸、胱氨酸、乙酰半胱氨酸；
[0024]所述溶解的原料與純水的重量比1 一 5: 100 ；
[0025]所述酸堿調(diào)節(jié)劑為稀鹽酸、稀硫酸、稀醋酸、稀檸蒙酸，稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鉀溶液、稀氨水。
[0026]所述合成反應(yīng)的原料與銅離子的重量比=100: 1-25 ；
[0027]所述可溶性銅鹽主要為二氯化銅、硫酸銅、硝酸銅；
[0028]所述還原劑主要是:抗壞血酸、萄葡糖、果糖、山梨酸、山梨酸鉀中一種以上；還原劑的用量與銅離子的物質(zhì)的用量相等。
[0029]步驟(4)所述交聯(lián)劑為生物交聯(lián)劑，主要是從桅子、油橄欖葉、忍冬莖葉、女貞子、白花蛇舌草植物提取的天然環(huán)烯醚萜苷